RFID产品研发及生产关键技术（第2版）PPT完整全套教学课件

第1章RFID系统概论全套可编辑PPT课件本章主要内容1.1

RFID技术简介1.2

RFID系统的基本组成与工作原理1.3

RFID系统标准化1.4

RFID技术的发展现状本章目标了解RFID技术的发展历史和国内外发展现状0104掌握无源、半无源和有源RFID的工作原理03掌握典型RFID系统的基本组成02了解RFID技术现存的问题1.1RFID简介RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号及其空间耦合和传输特性，实现对静止或移动物品的自动识别。1.2RFID系统组成与工作原理典型的RFID射频识别系统包括射频标签、读写器、中间件和后台网络。1.2.1RFID系统的基本组成射频标签中间件读写器后台网络1.2.2RFID系统的射频工作原理1.2RFID系统组成与工作原理1.无源RFID标签采用无源标签的RFID系统，每个被标记的物品都贴有一个无源标签。RFID标签由天线、微控器和存储器构成。2.半无源标签和有源标签RFID半无源标签采用电池给芯片（标签微控器和存储器）供电，但通信模块采用与被动式标签相同的工作方式。1.3RFID系统标准化RFID技术正以迅猛的势头占领着自动识别市场，其市场潜力不言而喻。由于涉及知识产权和经济利益问题，RFID的国际标准诞生就比较困难，标准的制定问题引起了各国的重视和业界的广泛关注。RFID标准化的主要目的在于通过制定、发布和实施统一标准，解决编码、通信、空中接口和数据共享等问题，最大程度地促进RFID技术及相关系统应用的普及。1.4RFID国内外发展现状1.4.1RFID技术在国外的发展现状010203美国极力支持RFID的发展、积极建立RFID标准、推进相应软件的开发和上市欧洲积极开发RFID芯片和相应的识别系统、降低成本，扩大应用范围日本将RFID作为一项关键的技术进行支持发展1.4RFID国内外发展现状1.4.2RFID技术在国内的发展现状我国政府和各大相关企业非常重视推动RFID在我国的发展。政府相关应用占据了RFID各应用领域中最大的份额。第二代身份证是我国RFID市场规模得以迅速扩大的最重要原因之一。政府在城市交通、铁路、网吧、危险物品管理等方面都推动RFID的应用。有多家企业自主推出了标签读写器和电子标签产品，并且在读写器和电子标签产品系列化、多样化方面取得了显著成果。在标签生产方面，初步形成以生产标签芯片的厂家为龙头，以标签天线设计、芯片与天线封装制作为主体的行业队伍。RFID电子标签专用芯片领域与国际先进水平尚有一定差距，企业普遍规模较小，经济实力和技术力量都比较薄弱。读写器专用芯片的开发方面国内明显欠缺。目前有更多的企业致力于应用系统集成工作，但其中水平参差不齐。1.4RFID国内外发展现状1.4.3RFID技术现存的问题第一是RFID标准统一的问题，目前，RFID仍未形成统一的全球化标准，多种标准并存的局面已成事实。第二是隐私权的问题，由于在非接触的条件下对标签中的数据进行读取，决定了人或物可能在非自愿的情况下被识别，人们对RFID技术在保护个人隐私权方面持怀疑的态度。第三个问题是RFID标签的价格，标签价格将直接影响RFID的市场规模，随着EPC标签广泛应用于物流行业，标签的成本问题受到普遍重视。

习题1.请简述RFID系统组成和工作原理。2.请简述RFID系统的安全隐患有哪些。第2章RFID系统关键技术本章主要内容本章主要介绍了RFID系统的关键技术，主要从RFID系统的构成、RFID系统的实现和RFID系统的制作工艺三个方面，对RFID系统进行了详细的讲解。其主要内容包括射频标签、读写器、反碰撞算法。2.1射频标签射频标签根据调制方式可以分为主动式射频标签、被动式射频标签和半被动式射频标签；根据读写方式可以分为只读型射频标签和读写型射频标签；根据供电形式可以分为无源射频标签、有源射频标签和半无源射频标签；根据工作频率可以分为低频射频标签、中高频射频标签、微波射频标签；根据工作距离可以分为远程射频标签、近程射频标签和超近程射频标签。2.1

射频标签射频标签的分类射频标签的工作方法主动标签被动标签射频标签的读写方式只读型读写型射频标签有无电源无源标签有源标签射频标签的工作频率低频标签高频标签微波标签射频标签的工作距离远程标签近程标签超近程标签2.1

射频标签低频射频标签特性工作频率：125kHz和134kHz是否有源：无源。工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得阅读距离：<1m典型应用动物识别、容器识别、工具识别和电子闭锁防盗国际标准ISO11784/11785（用于动物识别）、ISO18000-2（125～135kHz）外观形式项圈式、耳牌式、注射式和药丸式2.1射频标签低频射频标签特点优势：标签芯片一般采用普通的CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织和木材等；非常适合近距离、低速度、数据量要求较少的识别应用（如动物识别）等。是否有源：无源。工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得劣势：标签存储数据量较少，同时只能适合低速、近距离识别应用场景。2.1

射频标签低频射频标签典型应用

在畜牧养殖领域，健永科技的RFID养殖设备被广泛应用于生猪智能化喂养、牧场羊只管理、牛通道盘点等。在2020年，该公司成功为西藏某牧场1万多头羊只植入RFID电子耳标芯片，牧场通道安装RFID电子耳标读卡器自动清点动物数目，实现智能通道盘点以及自动化饲养管理。

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射频标签中高频射频标签特性工作频率：13.56MHz是否有源：无源。工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得阅读距离：<1m，最大读取距离为1.5m典型应用电子车票、电子身份证和电子闭锁防盗国际标准ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHz）外观形式卡状2.1

射频标签低频射频标签特点与低频标签具有相同的特点典型应用

在2022年，高新兴科技集团在广州市海珠区某小区构造了一个智慧社区管理项目。该项目便包括了对小区电动自行车的管理工作。通过在小区闸道口和各楼道、电梯口安放电子标签读卡器，同时在电动自行车的前端贴一枚RFID标签，基于此物联网技术，便可实现对小区内车辆的智能管理。2.1

射频标签超高频与微波标签特性工作频率：433.92MHz，862（902）～928MHz，2.45GHz，5.8GHz是否有源：无源和有源阅读距离：4~7m，最大读取距离上百米。典型应用移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用和电子闭锁防盗国际标准ISO10374，ISO18000-4（2.45GHz），-5（5.8GHz），-6（860～930MHz），-7（433.92MHz）和ANSINCITS256-1999外观形式卡状2.1

射频标签超高频与微波标签典型应用 2020年，京东物流率先将RFID技术率先引入供应链物流场景，实现批量盘点及批量复核，不仅大大减轻工作人员的负担，而且使效率提升10倍以上，复核效率提升5倍，出库效率增长150%。

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射频标签射频标签的形式标签类带自动粘贴功能的标签，可以在生产线上由贴标机粘贴在箱、瓶等物品上，或手工粘在车窗（如出租车）上和证件（如大学学生证）上，也可以制成吊牌挂或系在物品上，用标签复合设备完成加工过程注塑类可针对不同应用而采用各种塑料加工工艺，制成内含Transponder的筹码、钥匙牌和手表等异形产品。卡片类卡片类又根据采用封装材质的不同，可分为PVC卡片、纸和PP卡。PVC卡片类似于传统的制卡工艺即印刷、配Transponder（INLAY）、层压和冲切；纸和PP卡则由专用设备完成，它在尺寸、外形、厚度上并不作限制。2.2读写器读写器的定义RFID读写器（RadioFrequencyIdentification的缩写）又称为“RFID阅读器”，即无线射频识别，通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID标签，操作快捷方便。RFID读写器有固定式的和手持式的，手持RFID读写器包含有低频，高频，超高频，有源等。2.2读写器天线

天线处于RFID读写器系统的最前端，是RFID读写器的重要组成部分，读写器天线所形成的电磁场有效作用范围、强度和形状决定了标签感应的强度、作用距离和范围大小。读写器天线的输入参数，如阻抗、带宽，则影响RFID读写器与天线的匹配程度，影响读写器的有效功率及数据发送和接收的好坏，因此天线性能对整个射频识别系统的性能具有重要影响。在RFID系统中有以下几种射频天线形式磁场耦合式天线电磁波后向散射式天线矩阵微带天线圆极化微带天线2.2读写器磁场耦合式天线概述磁场耦合式天线是低频和高频频段RFID应用中广泛采用的天线形式，其基本形式是由线圈绕制而成，在实际应用中，存在多种制作方法，可以用金属线绕制，也可以是在介质板上印刷而成，当交变电流在线圈中流动时，就会在线圈周围产生较强的磁场。下图是一个带有磁场耦合式天线的135kHz读写器的示意图。2.2读写器

2.2读写器天线线圈的面积线圈天线的磁场分布与线圈的面积具有直接的关系：在与线圈天线距离很小时（x≤R）的情况下，场强的变化比较缓慢，当超出这个范围后开始显著下降，较小的天线在近处呈现较高的场强，而面积较大的天线在较远处（x＞R）的场强明显较高。下图展示了距离为0～1m的4种不同天线的场强曲线。2.2读写器天线线圈的Q值线圈天线的性能与线圈的Q值具有很大关系，一般来说，线圈的Q值越高，谐振电流就越大，周围的场强也就越强，由此改善标签的功率传输特性。另一方面，线圈天线的带宽与品质因数成反比，过高的品质因数会导致带宽缩小从而明显地降低标签收到的调制边带。许多系统给出Q=10～30为最佳的品质因数值。下面给出了一款13.56MHz天线的品质因数与调制带宽关系的示意图。2.2读写器磁场耦合式天线设计举例近距离读写器天线。近距离读写器线圈天线多在PCB上腐蚀而成，其制作方法简单，有利于大规模生产。线圈天线一般由印刷线圈和匹配电路构成。下面分别展示了13.56MHz读写器的线圈天线版图和线圈天线的原理图。

2.2读写器磁场耦合式天线设计举例远距离读写器。远距离读写器常用于门禁管理等远距离射频识别系统中，在这些系统中应用的线圈天线具有较大的体积，一般采用铜箔带或铜管制成，圈数只有一匝，线圈工作时，具有较高的电流，与之匹配的电容和电阻要承受较高的电压和功率。下图分别展示了其天线的实例图和天线的原理图。

2.2读写器电磁波后向散射式天线概述电磁波后向散射式天线工作在超高频和微波波段，该波段的天线具有多种不同的形式，也有许多成熟的理论和实际方法，RFID系统对天线的带宽，增益，大小，相对位置，提出了特殊的要求，这些参数都会对数据的发射和接收产生很大的影响，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。在设计是需要考虑天线方向、天线增益、天线输入阻抗和辐射阻抗、天线带宽、天线输入驻波比。2.2读写器

2.2读写器

2.2读写器

2.2读写器电磁波后向散射式天线设计参数天线带宽一般而言，由天线的各电参数所允许的变化量所确定的频率范围即是天线的带宽。工程上一般的带宽定义为：以中心频率（最佳工作频率，也称谐振频率）为基准，向两边增加和减小而引起功率下降3dB的频率范围称为带宽，例如EPC给出的带宽范围为895MHz±35MHz。我国目前物流射频识别暂用带宽为915MHz±13MHz，表示中心频率为915MHz，带宽为26MHz。2.2读写器

2.2读写器

2.2读写器设计举例微带天线微带天线也是一种常用的天线形式，在许多领域中得到了广泛的应用。一般情况下，微带天线是在敷铜板的一个表面上腐蚀出一定形状的贴片。它利用微带线或同轴线等馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。因此微带天线也可看做是一种缝隙天线。微带天线具有抛面薄、体积小、重量轻和平面结构等优点，便于获得圆极化，容易实现双频段、双极化等，在RFID系统中得到了广泛的应用。下图给出了一种常见的微带天线的形式2.2读写器

2.2读写器矩形微带天线概述矩形微带天线是微带天线中最常见的一类，它的结构比较简单，理论分析和工程设计的方法都比较成熟，被广泛地应用在RFID系统中。微带天线可以采用同轴线、微带等多种方式馈电，频率较低，单元面积较大的微带天线采用同轴馈电较为方便。设计流程首先计算出微带贴片大致的尺寸，然后在仿真软件中仿真天线谐振的增益，找出最大增益的天线尺寸，若采用同轴馈电，根据计算的大致位置，再利用仿真软件寻找最佳的匹配位置；若采用微带馈电，则可利用仿真软件设计匹配电路。2.2读写器圆极化微带天线概述圆极化天线的接收随天线的相对位置变化较小，因此广泛应用于标签可能任意放置的场合。微带天线实现圆极化的方法很多，可以采用单贴片单馈点、单贴片双馈点、多单元阵等多种方法，其基本原理都是产生两个简并的正交模式，从而产生两个在空间正交的圆极化辐射场并使二者振幅相等、相位相差90°。下图分别给出了典型的单贴片单馈点圆极化微带天线示意图和单贴片双馈点微带天线示意图2.2读写器设计举例双馈点右旋圆极化微带天线A、B两点馈电，从而在微带天线上激发起兼容的TE模和TM模，从而形成圆极化辐射。该天线由双面敷铜的介质板腐蚀而成，包括贴片单元和馈电网络两部分。下图给出了一款5.8GHz右旋圆极化微带天线的示意图2.2读写器DSP概念DSP，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。发展历程20世纪70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。那时的DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事和航空、航天部门。1982年，世界上诞生了首枚DSP芯片。之后随着技术的成熟，直到20世纪80年代末期，DSP发展到第三代，其运算速度得到了极大的提升。被广泛应用于各个领域，包括语音处理、图像硬件处理、通信和计算机领域。20世纪90年代DSP发展最快，相继出现了第4代和第5代DSP器件。现在的DSP与以前的相比，系统集成度更高，将DSP核及外围元件综合集成在单一芯片上。2.2读写器DSPDSP和模拟信号处理的区别数字信号处理技术代替模拟信号处理是当今电子设计发展的趋势，DSP技术已经显著地改变了现代电子产品设计的结构，随着A/D转换和DSP速度的提高，数字处理技术越来越向射频前端靠近。下表给出了模拟和数字信号处理方式的比较。比较因素模拟方式数字方式修改设计的灵活性修改硬件设计，或调整硬件参数改变软件设置精度元器件精度A/D的位数和计算机字长、算法可靠性和可重复性受环境温度、湿度、噪声、电磁场等的干扰和影响大不受这些因素的影响大规模集成尽管已有一些模拟集成电路，但品种较少、集成度不高、价格较高DSP器件体积小、功能强、功耗小、一致性好、使用方便、性能／价格比高实时性除开电路引入的延时外，处理是实时的由计算机的处理速度决定高频信号的处理可以处理包括微波、毫米波乃至光波信号按照奈奎斯特准则的要求，受S/H、A/D和处理速度的限制2.2读写器DSPDSP和通用处理器数字信号处理运算具有区别于通用处理任务的显著特点，比如有限冲激响应滤波器（FIR）。FIR滤波器是做一系列的点积。取一个输入量和一个序数向量，在系数和输入样本的滑动窗口间做乘法，然后将所有的乘积加起来，形成一个输出样本。为数字信号处理设计的DSP器件必须对此提供专门的支持，从而促成了DSP器件与通用处理器（GPP）的显著区别。主要区别如下：对密集的乘法运算的支持DSP处理器使用专门的硬件来实现单周期乘法。DSP处理器还增加了累加器寄存器来处理多个乘积的和。累加器寄存器通常比其他寄存器宽，增加称为结果bit的额外bit来避免溢出。存储器结构DSP采用了哈佛结构，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。采用两组总线连接到处理器核，允许同时对它们进行访问。处理器存储器的带宽加倍，可以同时为处理器核提供数据与指令，使得DSP可以实现单周期的MAC指令。2.2读写器DSP零开销循环DSP算法的一个共同的特点，即大多数的处理时间是花在执行较小的循环上，因此大多数的DSP都有专门的硬件，用于零开销循环。所谓零开销循环是指处理器在执行循环时，不用花时间去检查循环计数器的值、条件转移到循环的顶部、将循环计数器减1。定点计算大多数DSP使用定点计算，而不是使用浮点。点机器价钱比起相应的浮点机器来要便宜，而且更快。为了不使用浮点机器而又保证数字的准确，DSP处理器在指令集和硬件方面都支持饱和计算、舍入和移位。专门的寻址工具DSP处理器往往都支持专门的寻址模式，它们对通常的信号处理操作和算法是很有用的。例如，模块（循环）寻址（对实现数字滤波器延时线很有用）、位倒序寻址（对FFT很有用）。2.2读写器DSP执行时间的预测DSP，指令是从高速缓存还是从存储器中读取、哪些指令会放进高速缓存都是由程序员（而不是处理器）来决定的，DSP一般不使用动态特性（如转移预测和推理执行等），因此由一段给定的代码来预测所要求的执行时间是完全直截了当的，从而使程序员得以确定芯片的性能限制。定点DSP指令集定点DSP指令集是按两个目标来设计的：使处理器能够在每个指令周期内完成多个操作，从而提高每个指令周期的计算效率；将存储DSP程序的存储器空间减到最小。由于存储器对整个系统的成本影响甚大，该问题在对成本敏感的DSP应用中尤为重要。为了实现这两个目标，DSP处理器的指令集通常都允许程序员在一个指令内说明若干个并行的操作。例如，在一条指令中包含了MAC操作，即同时有一个或两个数据移动。在典型的例子里，一条指令中就包含了计算FIR滤波器的一节所需要的所有操作。2.2读写器DSP开发工具的要求因为DSP应用要求高度优化的代码，大多数DSP厂商都提供了一些开发工具，以帮助程序员完成其优化工作。例如，大多数厂商都提供处理器的仿真工具，以准确地仿真每个指令周期内处理器的活动。无论对于确保实时操作还是代码的优化，这些都是很有用的工具。2.2读写器DSPDSP与RFID读写器终端概念RFID读写器的典型结构包括射频通信模块、控制逻辑模块和接口模块3部分，控制逻辑模块通常采用单片机或其他更高性能的通用微处理器构成，射频通信模块负责射频信号处理和调制/解调等工作，射频通信模块将基带数据传递给控制逻辑模块，控制模块基本上不作任何数字信号处理的工作。由于RFID系统对实时性和运算的要求，如碰撞算法的实现、实时编/解码、密钥运算等，使用DSP作为控制核心的读写器终端成为一个理想的选择。2.2读写器DSP工作原理下图展示了一个现代通信终端的示意图。通信终端包括一个可变的射频前端，可以对应于不同的通信频段，或者在宽带范围内实现通信，信号经过射频前端转换为固定的中频，经中频采样转换为数字信号，数字信号的处理是通过FPGA和DSP共同完成的。2.2读写器DSP基于DSP设计的多频读写器读写器主要由天线子系统、RF前端子系统、DSP系统和网络系统等几部分组成。其中天线子系统通过电磁能接收和发送数据，RF前端系统产生射频信号和射频能量，接收天线的反射调制信号进行解调、放大及过滤，DSP系统和网络系统是主要的控制模块完成和标签的通信过程，与主机的应用程序通信并执行应用软件发来的命令。下图展示了读写器的读写器的硬件结构2.2读写器DSP基于DSP设计的多频读写器天线子系统天线的子系统设计必须做到体积小、价格便宜、可重复使用，包括3个常规的工作频段，应用全向性天线以满足标签的无方向需求。下图展示了天线的结构设计2.2读写器DSP基于DSP设计的多频读写器射频前端体系结构射频前端实现了频率信号的采集和解码处理。天线接收的信号通过定向耦合器的接收通路，调制处理后通过差动放大、滤波、VGA运算放大后，通过10位模/数转换器送至主模块的DSP模块进行解码。下图展示了射频前端子系统。2.2读写器DSP基于DSP设计的多频读写器读写器的主模块主模块的设计包括数字信号处理器和网络处理器。其中数字信号处理器采用先进的DSP技术；网络存储器采用TCP/IP协议或RS-232串口等多种协议完成读写器和主机及其他应用程序的通信。下图分别展示了DSP信号处理链图和读写器的主模块硬件结构2.3反碰撞算法反碰撞算法的概念在射频识别系统工作时，可能会有一个以上的标签同时处于读写器的作用范围内。而当在读写器的天线范围内有多个射频卡到达时，如果它们同时发送信号，信号互相干扰就会产生信道争用的问题，即发生了碰撞。而解决这一问题的方法就是反碰撞算法。反碰撞算法的分类RFID的反碰撞算法基于多路存取技术，包括空分多路法（SDMA）、频分多路法（FDMA）、时分多路法（TDMA）、码分多路法（CDMA）。目前存在的反碰撞算法中有三种可以用于RFID系统空分多路法（SDMA）频分多路法（FDMA）时分多路法（TDMA）2.3反碰撞算法空分多路法概念在分离的空间范围内重新使用确定的资源（通路容量）的技术称为空分多路法。实现方式使单个读写器的作用距离明显减少，而把大量的读写器和天线的覆盖面积并排地安置在一个阵列之中，此时读写器的通路容量在相邻的区域内可重新使用利用一个电子控制定向天线，该天线的方向图直接对准某个标签（自适应的SDMA）。所以，不同的标签可根据其在读写器作用范围内的角度位置互相区别开来，可以用相控阵天线作为电子控制定向天线。2.3反碰撞算法

2.3反碰撞算法时分多路法概念整个可供使用的通路容量按时间分配给多个用户的技术。实现方式标签控制法的工作是非同步的，因为这里对读写器的数据传输没有控制，例如ALOHA法。按照标签成功地完成数据传输后是否通过读写器的信号而断开，又可区分为“开关断开”法和“非开关”法。读写诶控制法可以同步地进行观察，因为这里所有的标签同时由读写器进行控制和检查。通过一种规定的算法，在读写器的作用范围内首先选择较大的标签组中的一个标签。然后在选择的标签和读写器之间进行通信（例如鉴别、读出和写入数据）。2.3反碰撞算法RFID技术中的反碰撞算法

反碰撞算法技术是RFID的核心技术之一，这也是和接触式IC卡的主要区别。ISO14443和ISO15693标准对反碰撞机制做出了规定。ISO15693采用轮询机制、分时查询的方式完成反碰撞机制。随后推出的ISO14443标准解决了ISO15693标准的数据传输速度慢，无法处理大量加密数据的缺点，并在ISO14443-3中分别规定了TYPEA和TYPEB的反碰撞机制。二者反碰撞机制的原理不同，TYPEA是基于位碰撞检测协议，而TYPEB利用通信系列命令序列完成反碰撞。其中典型应用的反碰撞算法有：ALOHA算法时隙ALOHA算法二进制搜索算法2.3反碰撞算法ALOHA算法原理所有多路存取方法中最简单的方法是ALOHA法

，这种方法仅适用于只读标签中。这类标签通常只有一些数据（序列号）传输给读写器，并且是在一个周期性的循环中将这些数据发送给读写器的。数据传输时间只是重复时间的一小部分，以致在传输之间产生相当长的间歇。此外，各个标签的重复时间之间的差别是微不足道的，所以存在着一定的概率，两个标签可以在不同的时间段上设置他们的数据，使数据包不相互碰撞。2.3反碰撞算法ALOHA算法特点交换的数据包量G和吞吐率S的关系如下图所示。对较小的交换数据包的量来说，传输通路的大部分时间没有被利用。扩大交换的数据包的量时，标签之间的碰撞立即明显增加，80%以上的通路容量没有利用，然而，ALOHA法由于他的实现的简单性，能够作为反碰撞方法而很好地适用于只读应答器系统。2.3反碰撞算法时隙ALOHA算法原理在吞吐率较小的情况下，使ALOHA算法最佳化的途径是时隙ALOHA算法。标签只在规定的同步时隙内才传输数据包。在这种情况下，对所有标签所必须的同步应由读写器控制。与简单的ALOHA算法相比，可能出现碰撞的概率减少为一半。二进制搜索算法原理ISO14443-3规定了TYPEA和TYPEB的反碰撞机制

。二者反碰撞机制的原理不同：前者是基于位碰撞检测协议，而TYPEB通过系列命令序列完成反碰撞。二进制树形搜索反碰撞算法适用于TYPEA。A型标签采用Manchester（曼彻斯特）编码方式，这使得准确地判断出碰撞位成为可能。当读写器接收到发送的标签信号时，首先判断是否发生碰撞及发生碰撞的具体位置，然后根据碰撞的具体位置确定下一次发送的请求命令中的参数，再次发送，直到确定其中的一张标签为止。2.4标签天线的制作工艺

制作工艺电子标签天线可以在制造中印制，又称为线圈。其制造工艺主要有蚀刻、丝网印刷、布线和绕制等几种。天线可以直接印制在封装材料上，也可以通过布线、绕制等工艺制成蚀刻工艺丝网印刷电镀工艺布线工艺绕制工艺2.4标签天线的制作工艺

蚀刻工艺蚀刻工艺是半导体工业中的传统方法，也是目前天线制造的主要方法。首先将天线的承载材料上层压一层的平面铜箔或铝箔，在箔片上涂一层感光胶。用一个带有天线形状的正片对箔片层进行曝光，感光胶的光照部分被洗掉，其下的金属就显露出来；这些金属经蚀刻溶解，留在承载材料上的线圈就是天线，其线条宽度约为100×10

6m，高频天线厚度要求为（6～12）×10

6m，超高频天线厚度要求为（1～3）×10

6m。下图所示的就是蚀刻工艺制造的天线。2.4标签天线的制作工艺

丝网印刷丝网印刷简称丝印，是天线制造中最新的一种工艺。丝印的套印精度可以达到（20～50）×10

6m。首先通过丝网在承载材料表面按照天线形状印刷一层导电油墨。导电油墨经干燥，在承载材料表面形成导电胶片，即形成印刷电路。在连接芯片后还要进行层压，在加热、加压的作用下使银浆颗粒间接触点更大，以减小天线的电阻。下图所示的就是丝印技术的一般过程。2.4标签天线的制作工艺

电镀工艺电镀工艺吸收并突破传统刻蚀和印刷工艺，用电镀的原理生产线圈，把PE薄膜表面按天线形状印刷上一层有利于铜或铝附着的导电油墨，然后沿着轨迹镀铜，使金属沉积在薄膜上。等沉积层达到一定厚度，线圈就制成了。这种方式与蚀刻工艺相反，避免了大量金属的浪费，对环境的污染也相对小一些，同时天线性能稳定，比丝印天线应用效果更好，为RFID成本降低和大批量生产提供了很大机会。下图所示的是荷兰MECO公司的电镀设备。2.4标签天线的制作工艺

布线工艺布线工艺是一种近年来受到重视的新方法。首先将芯片固定在承载材料相应的位置上，用超声探头直接对直径为150×10

6m的铜丝进行热熔，在承载材料上按照需要焊压“绘制”出天线的形状，最后在开始或结束端用点焊设备与芯片连接起来。绕制工艺绕制工艺是蚀刻工艺的进一步发展，使用直径为150×10

6m的铜丝绕制成抽头线圈的形式，再将其固定在承载材料上，进行热压，使其固定。与蚀刻工艺相比，绕制工艺成本低，适合批量生产。

习题1.请简述DSP的主要特点有哪些。2.请简述数字信号处理技术和模拟信号处理技术的区别。第3章RFID产品生产关键技术本章主要内容3.1射频标签生产关键技术3.2读写器生产关键技术3.3其他生产关键技术3.1射频标签生产关键技术

制作工艺电子标签天线可以在制造中印制，又称为线圈。其制造工艺主要有蚀刻、丝网印刷、布线和绕制等几种。天线可以直接印制在封装材料上，也可以通过布线、绕制等工艺制成蚀刻工艺丝网印刷电镀工艺布线工艺绕制工艺3.1射频标签生产关键技术

射频标签包括芯片、天线和封装材料3个部分。芯片是射频标签的信息存储载体和命令执行核心。天线根据不同的频率和外形需要可以设计成不同的形状和尺寸，一款天线频率13.56MHz的射频标签。封装材料有纸、PVC、PET等多种，可以根据需要封装成不同外形的射频标签，如贴在物品表面上的纸质射频标签，还有钥匙扣、玻璃管等硬质射频标签。不同频段的射频标签的芯片基本结构类似，一般包含射频模块、模拟模块、数字基带模块和存储器单元模块等。其中，射频模块主要用于对射频信号进行整流和反射调制等；模拟模块主要用于产生芯片内所需的基准电源和系统时钟及进行上电复位等；数字基带模块主要用于对数字信号进行编码、解码及进行反碰撞协议的处理等；存储器单元模块主要用于信息的存储。3.1射频标签生产关键技术蚀刻工艺蚀刻工艺是半导体工业中的传统方法，也是目前天线制造的主要方法。首先将天线的承载材料上层压一层的平面铜箔或铝箔，在箔片上涂一层感光胶。用一个带有天线形状的正片对箔片层进行曝光，感光胶的光照部分被洗掉，其下的金属就显露出来；这些金属经蚀刻溶解，留在承载材料上的线圈就是天线，其线条宽度约为100×10

6m，高频天线厚度要求为（6～12）×10

6m，超高频天线厚度要求为（1～3）×10

6m。下图所示的就是蚀刻工艺制造的天线。3.1射频标签生产关键技术

丝网印刷丝网印刷简称丝印，是天线制造中最新的一种工艺。丝印的套印精度可以达到（20～50）×10

6m。首先通过丝网在承载材料表面按照天线形状印刷一层导电油墨。导电油墨经干燥，在承载材料表面形成导电胶片，即形成印刷电路。在连接芯片后还要进行层压，在加热、加压的作用下使银浆颗粒间接触点更大，以减小天线的电阻。下图所示的就是丝印技术的一般过程。3.1射频标签生产关键技术电镀工艺电镀工艺吸收并突破传统刻蚀和印刷工艺，用电镀的原理生产线圈，把PE薄膜表面按天线形状印刷上一层有利于铜或铝附着的导电油墨，然后沿着轨迹镀铜，使金属沉积在薄膜上。等沉积层达到一定厚度，线圈就制成了。这种方式与蚀刻工艺相反，避免了大量金属的浪费，对环境的污染也相对小一些，同时天线性能稳定，比丝印天线应用效果更好，为RFID成本降低和大批量生产提供了很大机会。下图所示的是荷兰MECO公司的电镀设备。3.1射频标签生产关键技术

布线工艺布线工艺是一种近年来受到重视的新方法。首先将芯片固定在承载材料相应的位置上，用超声探头直接对直径为150×10

6m的铜丝进行热熔，在承载材料上按照需要焊压“绘制”出天线的形状，最后在开始或结束端用点焊设备与芯片连接起来。绕制工艺绕制工艺是蚀刻工艺的进一步发展，使用直径为150×10

6m的铜丝绕制成抽头线圈的形式，再将其固定在承载材料上，进行热压，使其固定。与蚀刻工艺相比，绕制工艺成本低，适合批量生产。3.1射频标签生产关键技术射频标签芯片与天线的连接封装工艺叫作邦定，邦定完成的模块称为Inlay。邦定的技术含量较高，其加工设备比较昂贵，是影响射频标签性能的关键因素。邦定工艺主要有倒装（DirectFlip）邦定方式和条带（StrapAttach）邦定方式两种。倒装邦定方式将芯片从晶圆片上取出，翻转180°，直接邦定到射频标签天线的线圈上，形成稳定可靠的机械和电气连接。倒装邦定有多种不同工艺，常见的有受控塌陷连接（ControlledCollapseChipConnection，C4）工艺、热超声倒装焊接工艺、导电胶黏结工艺等。条带邦定方式是指先用倒装方式将芯片倒装在条带上，再将条带邦定到射频标签天线的线圈上，进行微封装。与倒装邦定方式相比较，条带邦定方式的成本较高。3.1射频标签生产关键技术

3.2读写器生产关键技术在RFID系统中，读写器的生产过程与一般电路板的生产过程类似。RFID生产厂家通常只负责读写器的设计和封装，而板材的制造和印刷、外封装材料的制造等均采用外协。RFID生产厂家在接到客户要求后，按照一定步骤进行产品的研发和生产，读写器的生产过程如图所示。3.3其他生产关键技术

布线工艺：先将芯片固定在承载材料相应的位置上，然后用超声探头直接对直径为150×10-6m的铜丝进行热熔，再在承载材料上按照需要焊压，“绘制”出天线的形状，最后在开始或结束端用点焊设备将天线与芯片连接起来。绕制工艺：是蚀刻工艺的进一步发展，先将直径为150×10-6m的铜丝绕制成抽头线圈的形式，再在承载材料上进行热压，使其固定。与蚀刻工艺相比，绕制工艺成本低，适合批量生产。

习题1.请简述传统射频标签天线制作工艺有哪些。2.请简述Inlay封装技术的原理。第4章RFID标准体系本章主要内容4.1国际RFID标准体系4.2

EPC标准体系4.3

UID标准体系4.4我国RFID标准的发展状况4.1国际RFID标准体系在一定范围内，标准之间会有一些内在联系，按照此联系可形成一个科学有机整体，该有机整体就是标准体系。简单理解，标准体系就是标准按照其联系构成的有机整体。RFID系统主要由数据采集和后台网络数据应用系统两大部分组成。目前已经发布或者是正在制定中的国际标准主要集中在数据采集相关领域，如电子标签与读写器之间的空中接口、RFID标签与读写器的性能和一致性测试规范及RFID标签编码标准等。尤其以RFID标签的数据内容编码标准为焦点。后台数据处理网络应用系统尚未形成正式的国际标准。目前已正式公布的常用RFID国际标准如左图所示，其中，技术标准ISO18000、ISO10536、ISO14443、ISO15693是最受关注的标准。它们规定了不同频率卡的结构和工作参数，几乎所有的智能卡、标签和读写器都遵循这几种标准中的一种或几种。数据标准、测试标准和应用标准根据不同行业和企业的应用侧重点不同而不同，本章只做简要的介绍。4.1国际RFID标准体系ISO18000是一系列标准，涉及到6个频段。它是目前最新的也是最热门的标准，一方面因为其涉及范围较广。另一方面，因为ISO18000-6的频段为860～930MHz，符合EPC系统的要求，可用于商品的供应链而受到广泛重视。2006年7月12日EPCglobal宣布其UHFGen2空中接口协议作为C类UHFRFID标准经ISO核准并入ISO/IEC18000-6修订标准1。ISO/IEC18000-7是另一个备受关注的标准。2006年下半年，美国国防部签订了上亿美元的符合ISO/IEC18000-7标准的有源RFID产品订单。2022年上半年，我国智慧标准应用示范案例出炉，其中包括“智慧石狮管控指挥平台”、“泉州市城市安全信息系统”等。澳大利亚、韩国和我国政府也相继批准了433MHz频段ISO/IEC18000-7标准的应用。ISO/IEC18000组成部分：空中接口一般参数和参考体系；135kHz以下空中接口通信参数；13.56MHz空中接口通信参数；2.45GHz空中接口通信参数；5.8GHz空中接口通信参数；860～930MHz空中接口通信参数；433MHz有源RFID空中接口通信参数。4.1国际RFID标准体系技术标准2.ISO/IEC10536ISO10536标准主要发展于1992到1995年间，由于这种卡的成本高，识别距离为0～1cm，与接触式IC卡相比优点很少，因此这种卡在市场上少有销售。ISO10536由以下4部分组成：物理特性；耦合区尺寸和位置；电子信号和复位过程；复位应答和传输协议技术标准3.ISO/IEC14443ISO14443以13.56MHz交变信号为载波频率，读写距离为0～10cm，较ISO10536稍近，但应用较广泛。ISO14443定义了TYPEA、TYPEB两种类型协议，通信速率均为106kb/s，TYPEA和TYPEB的不同主要在于载波的调制深度和位编码方式。TYPEA采用改进的Miller编码方式，调制深度为100%的ASK信号；TYPEB采用NRZ编码方式，调制深度为10%的ASK信号。目前我国的第二代电子身份证采用的标准是ISO14443TYPEB协议。技术标准4.ISO/IEC15693ISO15693和ISO14443一样，开始于1995年，完成于2000年之后。交变信号的载波频率为13.56MHz。ISO15693读写距离较远，根据应用系统的天线形状和发射功率不同，可达0～100cm。4.1国际RFID标准体系测试标准1. ISO18046RFIDTaginterrogatorperformancetestmethodsRFID（标签和读写性能测试方法）测试标准2. ISO18047RFIDdeviceconformancetestmethods（RFID设备一致性测试方法）；ISO18047由以下7部分组成：Part1 RFIDdeviceconformancetestmethods（RFID设备一致性测试方法）；Part2 Parametersforairinterfacecommunicationsbelow135kHz（135kHz以下空中接口通信参数）；Part3 Parametersforairinterfacecommunicationsat13.56MHz（13.56MHz空中接口通信参数）；Part4 Parametersforairinterfacecommunicationsat2.45GHz（2.45GHz空中接口通信参数）；Part5 Parametersforairinterfacecommunications5.8GHz（5.8GHz空中接口通信参数）；Part6 Parametersforairinterfacecommunications860-930MHz（860～930MHz空中接口通信参数）；Part7 Parametersforairinterfacecommunications433MHz（433MHz有源RFID空中接口通信参数）。4.2EPC标准体系1999年美国麻省理工学院Auto-ID中心提出了EPC（电子产品编码，ElectronicProductCode）的概念。其实，EPC可以通俗理解为工程总承包，在一个工程中，要包揽设计、采购和施工的全部工作。EPC赋予世界上每一个对象一个独一无二的代码，包含了该对象从生产、运输、存储到使用的全过程的各种信息和属性，这样每个EPC代码可以唯一表征一个对象。2004年6月EPCglobal正式公布了全球第一个RFID标准.EPC标签设定了5个不同等级（Class），具体如下。（1）Class0（ReadOnly，只读）：简单被动式EPC标签。EPC标签在出厂时即写入一组不可更改的号码，提供简单的识读服务。（2）Class1（WriteOnce/ReadMany，写一次读多次）：简单被动式、可供一次写入的只读EPC标签。沃尔玛要求供应商所贴的EPC标签就属于该等级。（3）Class2（Read/Write，读/写）：具有可重复读写功能的被动式EPC标签。在Class0或Class1的基础上附加了一些功能，如用户可改写密码等。（4）Class3：内置感应器的半被动EPC标签，有重复读写功能，包含额外的感应器，可检测温度、湿度的动向变化并记录在EPC标签中，内建电池扩大读取距离。Class3兼容Class2，读写距离大、成本高，一般适用于较贵重的物品。（5）Class4：是一种有源的半被动EPC标签，可主动与其他EPC标签沟通，目前还处在研发中。4.2EPC标准体系EPC系统的目标是为每一物品建立全球统一的、开放的标识体系。它由电子产品代码（EPC）体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成，如表所示。组成部分主要内容功能EPC编码体系EPC代码标识目标的特定代码射频识别系统EPC标签贴在物品之上或者内嵌在物品之中读写器识读EPC标签信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务（ONS）EPC信息服务（EPCIS）4.2EPC标准体系EPC系统的每一部分都有相应的规范，其中一部分尚在规划或制订中。EPC系统现行规范如图所示。4.2EPC标准体系EPC编码体系EPC标签数据标准定义了数据在EPC标签中的编码方式以及在EPC系统网络中信息系统层的编码方式（如：EPCURI，EPC统一资源识别编码）。EPCglobal于2004年1月发布了EPCGeneration1TagDataStandardsVersion1.1Rev1.24，该版本已经得到了广泛的应用。EPC信息网络系统ALE（TheApplicationLevelEvents）规范详细定义了处理EPC数据的应用程序接口。因为从读写器或其他信息采集终端上传送来的数据可能不符合应用程序的要求，在EPC系统中使用接口可以规范和减小所传送的数据量。统一应用层的程序接口，也可以提高系统的可移植性，为技术人员和用户节省开支。PML核心规范详细规定了PML核心（PMLCore）的范围、用法、需求、设计思想及它与PML语言的关系，并给出了使用XML文档管理EPC系统的示例代码。ONS规范定义了使用DNS（域名解析系统，DomainNameSystem）来定位权威源数据，并服务于指定的EPC代码。射频识别系统读写器协议定义了标签读写器和应用软件之间的通信规则。该协议涵盖了多种读写器和标签，有支持射频协议固定或手持读写器或标签、其他类型的标签（如条形码标签）以及具有可操写标签能力的读写器。4.3UID标准体系日本制定的UID标准类似于EPC标准体系，其希望构建一个属于自己的完整的RFID标准体系，日本的UID（UbiquitousID，泛在识别）中心一直致力于本国的标准RFID产品开发和推广，拒绝采用美国的EPC标准体系。与美国大力发展超高频段不同，日本对微波频段更加青睐，目前日本已经开发了许多工作频段为2.4GHz的RFID产品，并且UID中心在所有的RFID产品中都植入了微型芯片，组建网络进行通信。UID中心的UID技术体系架构由UID码（UCode）、信息系统服务器、泛在通信器和UCode解析服务器4个部分构成。UID中心把射频标签进行分类，并设立了9个不同的认证标准。4.4我国RFID标准的发展状况随着物联网的快速发展，RFID技术也走进了人们生活的方方面面，世界各国都在大力地支持和推动着RFID技术的进步。在我国政府、行业组织和各大企业的共同努力下，RFID大范围地布置了应用试点，开拓了各领域的市场。从时间轴上划分，我国RFID产业大致经过了4个时期：2006年前的培育期、2006—2010年的初创期、2011—2015年的高速成长期、2015年至今的成熟期。现阶段，我国在RFID技术上的主要任务是创新关键技术，研发中国RFID标准体系，拓展RFID应用领域。截至目前，我国RFID市场份额在金融支付中占21%，在身份识别、交通管理和军事安全等领域占10%以上。虽然近几年其发展受到疫情的影响，但是RFID总体发展势头是向上的。早在2003年4月16日，我国就颁布了GB18937—2003《全国产品与服务统一代码编制规则》，但是该标准在颁布后并没有施行。2004年年底，由中国电子技术标准研究所、实华开、上海复旦微电子等几十家行业组织和企业组成的标准制定小组终止了工作，2005年10月17日，国家标准委员会宣布将其取消。2005年11月，我国射频标签标准工作组成立，组建了7个专项小组，制定内容包括总体基础标准、通信与接口标准、标签与读写器标准、数据结构标准、信息安全标准、应用标准和知识产权标准，这也说明了我国政府在积极支持RFID标准的制定和体系的建立。2015年和2017年，TRAIS体系中的2项安全协议技术分别获批成为国际标准。2020年，由WAPI产业联盟组织、西电捷通公司、无线网络安全技术国家工程实验室等十余家行业组织和企业共同提出的《信息技术安全服务密码套件一致性测试方法第16部分：用于空中接口通信的密码套件ECDSA-ECDH安全服务》在ISO/IEC投票中通过，成为RFID安全领域国际标准。以上事件都说明中国正在RFID标准建设上不断努力。

习题1.分析EPC系统的组成及其功能。2.请分析我姑RFID标准存在的问题。第5章RFID技术的典型应用本章主要内容5.1

RFID技术在身份标识方面的应用5.2

RFID技术在防伪方面的应用5.3

RFID技术在物流方面的应用5.4

RFID技术在票务方面的应用5.5

RFID技术在交通方面的应用5.6

RFID技术的其他典型应用5.1.1第二代居民身份证居民身份证作为国家法定证件和公民身份号码的法定载体，已在社会管理和社会生活中得到广泛的应用。我国从1985年实行居民身份证制度以来，已累计制发居民身份证有13亿个。特别是改革开放以来，我国经济得到迅速发展，各城市、农村人口流动频繁，而传统的身份证由于缺乏机器识读功能，并且防伪性能相对较差，因此在许多关键部门无法对身份证进行有效验证和登记，使得公安机关不能全面掌握这些重要信息，给管理工作带来了很大困难。尤其是近几年来，全国各地利用假身份证进行犯罪的事件屡屡发生，使得国家一些重要部门遭受到严重的损失，而公安机关由于缺乏详实的资料，影响了打击力度。因此，改进现有的居民身份证，是提高公安部门执法力度的有效方法之一。利用RFID技术将电子标签嵌入身份证中，作为人员身份识别，已开始被广泛应用。也是目前RFID技术应用最为广泛和成熟的领域之一。目前，国内应用的第二代居民身份证就是典型代表，如左图所示。第二代居民身份证是采用RFID技术制作，即在身份证卡内嵌入RFID芯片，芯片采用符合ISO/IEC14443B标准的13.56MHz的电子标签，为非接触式IC卡，即无须把卡片插入读卡机具中，而只是在机具上方轻轻一扫即可读出数据，从而减少磨损，加快速度；并且机器可读，在核实信息时，通过读卡机具连接到认证数据库，同时对比证件上印刷的数据，起到核实真伪的作用。5.1.1第二代居民身份证第二代居民身份证系统简介整个第二代居民身份证（简称二代证）系统可分为制卡及发证系统和社会应用系统两部分。系统涉及多个领域和部门。制卡及发证系统主要由公安部门进行管理和协调。社会应用系统主要由二代证机具生产商生产出阅读器提供给各个领域的用户，用户可以将阅读器集成到自己的系统中，使系统具有身份证信息采集和核验功能。从包含信息上，二代证由视读信息和机读信息两部分组成。视读信息就是印刷在卡体表面，老百姓用肉眼可直接识别的信息。机读信息则是存储在芯片中的数据信息，需要用特殊机器来识别。从安全性能方面来讲，二代证主要采用两个方面的防伪措施：一个是数字防伪措施，就是把个人的信息写入芯片，采用数字加密的办法；另一个是印刷防伪技术。这些措施大大提高了其安全性能。在制证材料、防伪技术、制证系统和制证设备方面，二代证也有了很大的进步，很多技术处于国际领先水平，并且具有自主知识产权。特别是我国自行研制和生产的二代证的专用芯片，采用二代证安全防伪密码系统和密钥管理系统。公安部已经组织专家鉴定二代证安全防伪密码系统。5.1.1第二代居民身份证第二代居民身份证系统应用情况根据国务院的要求，公安部于2004年部署换发第二代居民身份证试点工作，先后在北京、天津、上海、浙江和广东5个省（市）试点。据统计，截至2005年底，全国已发放1.2亿张，2008年完成9亿张IC卡身份证的换发工作，至今已完成全面普及二代身份证。二代证换发工作的进行，在实际中已经取得较为切实的效益，比如，在电信领域，据有关资料统计，由于一代证自身的缺点，拖欠中国移动和联通的手机话费额达数十亿元，造成大量的经济损失。而随着二代证在全国范围内换发，电信部门可以利用二代证的安全和数字加密特性，通过将二代证阅读器集成于用户管理系统中，用来验证客户身份，保证客户身份真实可靠，杜绝假冒身份证，从而有效地进行信息管理，减少了电信行业因信用欺诈所受的损失。不过，利用当前的系统将电子护照、医疗保险、退休证和结婚证等凡是具有社会性质的证件都附加在身份证里，真正能做到一证多用，还有很长的路要走，这也是RFID技术在身份证应用方面的主要趋势。5.1.2电子护照电子护照，是一种以生物特征识别技术为核心的电子证件，它是在现有的纸质护照中内嵌特定芯片，芯片里不但存储有姓名、生日、签名等基本信息，还存储有诸如脸部图像、指纹、虹膜等个人生物特征数据的信息，如左图所示。它可以借助专门设备对护照持有者进行快速而准确的身份鉴别。这样就克服了传统护照仅通过照片识别出现的问题——印刷防伪技术的局限性，使得涂改或更换照片后无法辨认真伪，从而出现大量的假证，造成了国家各机关的管理难度。所以电子护照的应用不仅可以将伪造护照的可能降到最低，防止恐怖分子蒙混过关，而且还可以加快通关速度。5.1.2电子护照国外动态，1986年，美国为了更好地促进与其他盟友国的关系，实施了“免签证计划”，与27个免签证国家达成协议：凡是相互入境的这些国家的公民原则上免于签证。美国于2005年1月向外交官和国务院的职员发行电子护照，从2005年的春天开始，所有申请护照的美国人都可以得到电子护照。电子护照根据IACO（国际民用航空组织）的标准制定，采用的芯片符合IEC/ISO14443A型和B型的标准，并且芯片内的信息不进行加密，但在发送信息时将证明芯片是由美国政府监控的，数字编号与芯片内的信息一同发送。最近，美国在电子护照方面又有了新的进展：美国国务院已全面推出新一代的电子护照。这种新型的电子护照，是在现有的护照的基础上增加一个小型的RFID芯片，芯片中安全地保存着与护照相片页上所示相同的数据，包含数字照片，可用于生物特征比对，以保证护照持有人确实是政府的护照签发对象。它是专为增强边境的安全防护，方便美国公民全球旅行而设计的。经授权的护照检查处可以通过扫描护照来加快认证过程，提高安全性。5.1.2电子护照国内动态，在我国，电子护照的研制工作是于2004年底正式启动的，采取了国家立项的方式，由公安部出入境管理局和公安部第一研究所共同承担，计划两年时间完成发放前的技术准备工作。在开展电子护照技术研究上，我国采取了借鉴经验、重点研究的方法。集中加强在COS技术、数字防伪技术、生物特征技术、读写机具技术、制作工艺技术及系统集成技术6个方面的工作。我国读写机具研制所遇到的问题，是各国遇到的共性问题：一是多制式护照一机同读问题；一是高速读和写问题。目前电子护照的制作工艺分为两大流派，一派为INLAY封装在护照封页中，一派为INLAY存入PC页中装订于护照内。目前我国倾向于采用第一种方式。电子护照应用是系统工程，涉及很多技术的综合集成。在香港，目前已拥有世界上先进的身份卡识别系统，身份卡内的Multos芯片包含有拇指指纹及数码照片信息，香港出入境部负责人称，在2006年前该项技术将引入电子护照应用系统。在澳门，从2004年9月开始，有关部门已经进行电子护照数据资料收集工作，到2009年已正式全面推行电子护照。在2020年新冠疫情爆发后，外交部部署中国驻外使领馆紧急实施“不见面办照”，海外中国公民实现了足不出户办理护照，2021年，进一步推出“中国领事”APP办照服务，全面实现海外护照办理“掌上办”、“零跑腿”、“全天候”。5.1.2电子护照目前流行的电子护照主要使用的是RFID技术。因为RFID芯片不仅保留了原有证件的完整信息，还采用了数字防伪技术，有着更高的防伪安全性，而且便于信息录入和携带方便。作为全球RFID第一供应商的NXP，据统计，目前全球有80%以上的智能电子护照均采用NXP芯片。NXP芯片独有的超低功耗通信商议（handshaking）技术，完全符合ISO/IEC14443标准对功率范围的要求，因而可出色保证工作距离，大大降低了电子护照遭遇非授权读取的风险。当然，RFID电子护照的出现并非一帆风顺，反对者的呼声一度此起彼伏，主要是针对电子护照的安全问题、不过关的防伪技术与电子护照验放相关的配套设备没有迅速到位等问题。比如，2006年8月，在拉斯维加斯举行的计算机安全会议上，德国NN-Systems计算机安全公司的研究员LukasCrunwarld使用自己开发的RFDump开源软件包和RFID读写器，将他个人的德国护照上的RFID标签进行复制，然后将信息写入附有RFID芯片的智能卡上。这个示范引起了全世界各方面的关注，面对拥有同是按照国际民用航空组织（ICAO）颁布的标准规则制定的数据模式，一时间，RFID电子护照安全问题摆上桌面，“克隆技术”更是成为护照安全问题的最大威胁。5.2.1烟类产品的防伪中国大约存在着3.5亿的烟民，占全球烟民总数的1/3，必须对烟类产品从生产、销售、流通及消费各个环节进行监控，从而从根本上解决烟类产品的伪造问题。基于RFID技术，我们可以设计出一套完整的烟类产品的防伪及物流解决方案。在烟类产品的生产、物流、销售全过程中对其进行追踪并对追踪信息进行存储，在物流销售及消费环节中通过Internet或无线通信网络对产品进行实时在线认证，及时发现非法烟类产品，从而有效地发现伪造产品，保障合法厂家和消费者的利益。同时，使用RFID对烟类产品进行全程跟踪管理，还有利于生产商、物流商和销售商及时统计信息和补充货源，提高管理效率。基于RFID技术的烟类产品物流防伪系统示意图如左图所示。系统由4个部分组成，分别是附着在卷烟上的电子标签、RFID读写器、通信网络（无线或有线通信），以及数据库。RFID烟类防伪解决方案将在每条烟和每箱烟的包装箱上加装唯一代表其身份的RFID电子标签，在生产、物流、销售和消费的过程中，烟类产品所携带的标签上的信息将被安装在各环节的读写器捕获，通过实时在线认证确定身份。5.2.1烟类产品的防伪原材料的物流工作流程可分为4个环节，如左图所示。对原材料的物流流程的电子标签进行追踪是为了从根本上保证原材料的质量，同时也方便了各个环节所涉及的单位的统计和管理，提高了市场预测能力和管理能力。左下图介绍电子标签的数据建立过程，首先根据烟类产品的特点，编辑出每单位产品可唯一识别的ID号码。然后打印出相应的电子标签。将相关的信息录入后，写入到相应的标签上，从而完成了标签与相关信息的一一对应。将这些数据保存，就建立了产品的相关数据库。另一方面，当利用读写器对电子标签进行扫描时。同样，读写器所读出的信息与数据库相联系，就可以从数据库中得到产品的更多的相关信息。5.2.2酒类产品的防伪酒类产品是人们日常消费的重要产品，它的质量关系到消费者的身体健康。目前我国酒类产品的生产自动化水平不高，而且假冒伪劣的酒类产品充斥市场，给正规的酒类产品带来很大的冲击。自“1998年山西假酒案”曝光以来，酒类产品的假冒伪劣现象日益引起社会各界的关注。目前，由于我国消费者没有处理废弃酒瓶的习惯，因此有很多不法分子会通过“旧瓶装新酒”这一简单方式实现其非法目的；也有不法分子通过伪造激光防伪标识、防伪贴纸等方式进行造假，并且逐渐由“单干”向“团伙”造假方向发展。目前酒类产品中的防伪技术主要有两大类，即信息防伪技术和破坏性防伪技术。信息防伪技术是在酒类产品上粘贴激光标签或在酒类产品包装上附一个代码，消费者通过电话、短信等方式查询以辨别其真伪。这一类防伪包装的生产具备一定的科技水平，但是也存在两个比较严重的缺点。第一个缺点是酒类产品的包装可以被回收利用，其外观特征与原包装没有什么差异，这使得不法分子很容易实现其非法目的；第二个缺点是如果要对酒类产品进行真伪辨别，那么必须要求消费者通过拨打电话或发送短信等方式来进行查询，并不方便。破坏性防伪技术最大的优点是其包装不可重复使用。例如，对于酒类产品的“毁盖”，瓶盖被破坏后不再具备密封包装功能。因为瓶盖多采用塑料、铝合金等易被破坏的材料制造，所以“毁盖”相对来说比较容易实现。破坏性防伪技术的难点在于如何安全“毁瓶”。酒瓶一般采用硬度较高的玻璃或陶瓷等材料制造，即使在开瓶时采用一些措施破坏酒瓶，其断口也会异常锋利，给消费者带来不便。5.2.2酒类产品的防伪RFID技术应用于酒类产品防伪的具体实现方式如下。1）射频识别瓶盖防伪：射频识别瓶盖由识别器（读码）、防伪瓶盖两部分组成。用户只需要使用专用的识别器，在防伪瓶盖外扫描一下即可读出其存储的身份信息，以达到酒类产品防伪的目的。由于多数消费者在购买酒类产品时没有使用特制仪器进行检验的习惯，因此射频识别瓶盖的推广还有待酒类产品生产商进一步努力，在宣传方面使消费者了解其基本原理，同时还要提高消费者的防伪意识，并降低防伪成本。在销售领域，这种技术前景广阔，可以帮助正规经营的批发商、零售商鉴别酒类产品的真伪，做好酒类产品的保真工作，避免假冒伪劣酒类产品进入市场。2）切割带条类RFID系统防伪：中科院自动化研究所RFID研究中心提供了一种酒类产品防伪解决方案，即切割带条类RFID防伪系统。该系统还可以应用于其他带有瓶盖的容器的防伪。切割带条类RFID防伪系统由经过特殊设计的酒瓶（包含瓶盖和瓶体）、读写器、通信网络和防伪数据库组成。酒瓶中的射频芯片具有唯一编码，读写器也具有唯一编码，并且都在防伪数据库中注册。读写器唯一编码与注册使用者（零售商或饭店）绑定，只有已经注册的读写器才可以对酒瓶中的射频芯片进行编码信息查询。5.2.2酒类产品的防伪该系统的实现难度并不大，酒类产品生产商在生产线上对瓶盖和瓶体加装RFID相关设备，并建立防伪数据库即可。在生产酒类产品时，利用集成技术在瓶盖和瓶体上附加专用的射频芯片和天线，并将对应的编码注册到防伪数据库的产品信息中，同时向该酒类产品的零售商或饭店提供成本较低的读写器，并要求其在防伪数据库中进行注册。对于酒类产品生产商来讲，这样不但可以对酒类产品进行防伪认证，还可以随时对销售情况进行统计。切割带条类RFID防伪系统的具体使用方法如下：对于未开启的酒瓶，瓶盖顶部内侧附有射频芯片，通过附于瓶盖内壁的引线连接到瓶盖上不同位置的金属带条，位于酒瓶瓶体上的天线本体与金属带条构成通路，切割装置的位置处于射频芯片和天线之间的金属带条上。随着瓶盖的开启，切割装置的尖锐面随瓶盖旋转，可以切断二者之间的联系，读写器读取射频芯片的编码，与读写器唯一编码一起通过无线传输发送到防伪数据库中进行比对。如果两个编码均经过注册，则通过验证，并由读写器发回确认信息。酒瓶一旦开启天线和射频芯片的联系将被永久切断，射频芯片由于无法获得足够电压而不能再继续工作。使用这种方法进行酒类产品的防伪，从硬件上来说，通过大规模生产的射频芯片和天线等装置实现起来并不困难，而不法分子若想实现同样的效果，则会有一定的困难。射频芯片和读写器的编码都是在总体协调下统一注册的，不会给不法分子可乘之机，酒类产品生产商对这种双重认证机制进行严格管理和控制，可以提高系统的可靠性。在酒瓶开启后，无论瓶体还是瓶盖，其通路的损坏都是不可逆转的，杜绝了“旧瓶装假酒”的可能。在两种编码比对和不可逆转的损坏的双重保障下，这种防伪手段的可靠性完全能够满足酒类产品防伪的要求。5.3.1RFID技术在仓储管理中的应用随着基于大数据的物联网时代的到来，物流市场的竞争日益激烈。对于各物流公司来说，提高生产效率和降低运营成本至关重要。在进行仓储管理时，应当设计及建立完整的仓储管理流程，提高仓储周转效率，减少运营资金的占用，这些是提高生产效率的重要途径。例如，深圳某物流公司引进基于RFID技术的物流仓储管理，需要完成搭建采集网络，建立数据管理功能，还需要完成信息数据的自动采集与传递。利用RFID技术，在每个货架和托盘上粘贴射频标签。货架上的射频标签可以识别站号和位置，同时用来记录货架上目前存放的货物数量和种类。托盘上的射频标签可以记录每一次装货的数量和种类，并随时送到数据中心进行数据交换，便于记录和验证。RFID技术在仓储管理中的具体应用过程如图。5.3.1RFID技术在仓储管理中的应用1．入库。首先接收客户到货的EDI数据，电脑系统将其自动转换成可识别数据进入数据库，并进行物品摆放分配预处理，等待本地数据反馈后予以确认。货物到仓，当贴有电子标签的物品经过装有读写器的大门时，数据将全部被自动采集，并传回电脑系统并与之前的EDI数据进行核对。如果正确，将会按预先分配好的位置摆放，同时刷新货架上的电子标签数据，货架上的电子标签数据同时反馈回电脑系统正式登录物品信息。如果数据与EDI数据不相符合时，自动提示，并及时和客户沟通，以决定如何接收。如可以接收，则如实上架，同时刷新货架上的数据。2．出库。接收客户发货的EDI订单时，操作人员手持PDA或手持阅读器，去货架分拣货物，并同时刷新货架上的数据，再把分拣出的物品放在托盘上，同时对托盘上的标签进行数据记录。货品分拣出库，当经过装有读写器的大门时，读写器将自动读取托盘上标签的数据，并传回数据中心与任务单进行比对，确认后放行。同时向客户发出送货EDI，收到客户确认的收货EDI后，此批货物正式从电脑系统中出库。3．库存盘点。大型仓库的库存盘点工